カスタムGodotサーバー

はじめに

Godot implements multi-threading as servers. Servers are daemons which manage data, process it, and push the result. Servers implement the mediator pattern which interprets resource ID and process data for the engine and other modules. In addition, the server claims ownership for its RID allocations.

このガイドは、読者がC++モジュールとGodotデータ型を作成する方法を知っていることを前提としています。そうでない場合は、C++のカスタムモジュール を参照してください。

何のために?

  • 人工知能の追加。
  • カスタム非同期スレッドの追加。
  • 新しい入力デバイスサポートの追加。
  • 書き込みスレッドの追加。
  • カスタムVoIPプロトコルの追加。
  • その他...

Godotサーバーの作成

少なくとも、サーバーには静的インスタンス、スリープタイマー、スレッドループ、初期化状態、およびクリーンアッププロシージャが必要です。

#ifndef HILBERT_HOTEL_H
#define HILBERT_HOTEL_H

#include "core/list.h"
#include "core/object.h"
#include "core/os/thread.h"
#include "core/os/mutex.h"
#include "core/rid.h"
#include "core/set.h"
#include "core/variant.h"

class HilbertHotel : public Object {
        GDCLASS(HilbertHotel, Object);

        static HilbertHotel *singleton;
        static void thread_func(void *p_udata);

private:
        bool thread_exited;
        mutable bool exit_thread;
        Thread *thread;
        Mutex *mutex;

public:
        static HilbertHotel *get_singleton();
        Error init();
        void lock();
        void unlock();
        void finish();

protected:
        static void _bind_methods();

private:
        uint64_t counter;
        RID_Owner<InfiniteBus> bus_owner;
        // https://github.com/godotengine/godot/blob/master/core/rid.h#L196
        Set<RID> buses;
        void _emit_occupy_room(uint64_t room, RID rid);

public:
        RID create_bus();
        Variant get_bus_info(RID id);
        bool empty();
        bool delete_bus(RID id);
        void clear();
        void register_rooms();
        HilbertHotel();
};

#endif
#include "hilbert_hotel.h"

#include "core/dictionary.h"
#include "core/list.h"
#include "core/os/os.h"
#include "core/variant.h"

#include "prime_225.h"

void HilbertHotel::thread_func(void *p_udata) {

        HilbertHotel *ac = (HilbertHotel *) p_udata;
        uint64_t msdelay = 1000;

        while (!ac->exit_thread) {
                if (!ac->empty()) {
                        ac->lock();
                        ac->register_rooms();
                        ac->unlock();
                }
                OS::get_singleton()->delay_usec(msdelay * 1000);
        }
}

Error HilbertHotel::init() {
        thread_exited = false;
        counter = 0;
        mutex = Mutex::create();
        thread = Thread::create(HilbertHotel::thread_func, this);
        return OK;
}

HilbertHotel *HilbertHotel::singleton = NULL;

HilbertHotel *HilbertHotel::get_singleton() {
        return singleton;
}

void HilbertHotel::register_rooms() {
        for (Set<RID>::Element *e = buses.front(); e; e = e->next()) {
                auto bus = bus_owner.getornull(e->get());

                if (bus) {
                        uint64_t room = bus->next_room();
                        _emit_occupy_room(room, bus->get_self());
                }
        }
}

void HilbertHotel::unlock() {
        if (!thread || !mutex) {
                return;
        }

        mutex->unlock();
}

void HilbertHotel::lock() {
        if (!thread || !mutex) {
                return;
        }

        mutex->lock();
}

void HilbertHotel::_emit_occupy_room(uint64_t room, RID rid) {
        _HilbertHotel::get_singleton()->_occupy_room(room, rid);
}

Variant HilbertHotel::get_bus_info(RID id) {
        InfiniteBus *)bus = bus_owner.getornull(id);

        if (bus) {
                Dictionary d;
                d["prime"] = bus->get_bus_num();
                d["current_room"] = bus->get_current_room();
                return d;
        }

        return Variant();
}

void HilbertHotel::finish() {
        if (!thread) {
                return;
        }

        exit_thread = true;
        Thread::wait_to_finish(thread);

        memdelete(thread);

        if (mutex) {
                memdelete(mutex);
        }

        thread = NULL;
}

RID HilbertHotel::create_bus() {
        lock();
        InfiniteBus *ptr = memnew(InfiniteBus(PRIME[counter++]));
        RID ret = bus_owner.make_rid(ptr);
        ptr->set_self(ret);
        buses.insert(ret);
        unlock();

        return ret;
}

// https://github.com/godotengine/godot/blob/master/core/rid.h#L187
bool HilbertHotel::delete_bus(RID id) {
        if (bus_owner.owns(id)) {
                lock();
                InfiniteBus *b = bus_owner.get(id);
                bus_owner.free(id);
                buses.erase(id);
                memdelete(b);
                unlock();
                return true;
        }

        return false;
}

void HilbertHotel::clear() {
        for (Set<RID>::Element *e = buses.front(); e; e = e->next()) {
                delete_bus(e->get());
        }
}

bool HilbertHotel::empty() {
        return buses.size() <= 0;
}

void HilbertHotel::_bind_methods() {
}

HilbertHotel::HilbertHotel() {
        singleton = this;
}
/* prime_225.h */

#include "core/int_types.h"

const uint64_t PRIME[225] = {
                2,3,5,7,11,13,17,19,23,
                29,31,37,41,43,47,53,59,61,
                67,71,73,79,83,89,97,101,103,
                107,109,113,127,131,137,139,149,151,
                157,163,167,173,179,181,191,193,197,
                199,211,223,227,229,233,239,241,251,
                257,263,269,271,277,281,283,293,307,
                311,313,317,331,337,347,349,353,359,
                367,373,379,383,389,397,401,409,419,
                421,431,433,439,443,449,457,461,463,
                467,479,487,491,499,503,509,521,523,
                541,547,557,563,569,571,577,587,593,
                599,601,607,613,617,619,631,641,643,
                647,653,659,661,673,677,683,691,701,
                709,719,727,733,739,743,751,757,761,
                769,773,787,797,809,811,821,823,827,
                829,839,853,857,859,863,877,881,883,
                887,907,911,919,929,937,941,947,953,
                967,971,977,983,991,997,1009,1013,1019,
                1021,1031,1033,1039,1049,1051,1061,1063,1069,
                1087,1091,1093,1097,1103,1109,1117,1123,1129,
                1151,1153,1163,1171,1181,1187,1193,1201,1213,
                1217,1223,1229,1231,1237,1249,1259,1277,1279,
                1283,1289,1291,1297,1301,1303,1307,1319,1321,
                1327,1361,1367,1373,1381,1399,1409,1423,1427
};

カスタム管理リソースデータ

Godotサーバーは、メディエーターパターンを実装します。すべてのデータ型は RID_Data を継承します。make_rid が呼び出されると、RID_Owner<MyRID_Data> がオブジェクトを所有します。デバッグモード中のみ、RID_OwnerはRIDのリストを保持します。実際には、RIDはオブジェクト指向のCコードを書くことに似ています。

class InfiniteBus : public RID_Data {
        RID self;

private:
        uint64_t prime_num;
        uint64_t num;

public:
        uint64_t next_room() {
                return prime_num * num++;
        }

        uint64_t get_bus_num() const {
                return prime_num;
        }

        uint64_t get_current_room() const {
                return prime_num * num;
        }

        _FORCE_INLINE_ void set_self(const RID &p_self) {
                self = p_self;
        }

        _FORCE_INLINE_ RID get_self() const {
                return self;
        }

        InfiniteBus(uint64_t prime) : prime_num(prime), num(1) {};
        ~InfiniteBus() {};
}

参照

GDScriptでのクラスの登録

サーバーは register_types.cpp で割り当てられます。コンストラクターは静的インスタンスを設定し、init() はマネージスレッドを作成します。unregister_types.cpp はサーバーをクリーンアップします。

Godotサーバークラスはインスタンスを作成して静的シングルトンにバインドするため、クラスのバインドは正しいインスタンスを参照しない場合があります。したがって、適切なGodotサーバーを参照するには、ダミークラスを作成する必要があります。

register_server_types() では、Engine::get_singleton()->add_singleton を使用して、ダミークラスをGDScriptに登録します。

/* register_types.cpp */

#include "register_types.h"

#include "core/class_db.h"
#include "core/engine.h"

#include "hilbert_hotel.h"

static HilbertHotel *hilbert_hotel = NULL;
static _HilbertHotel *_hilbert_hotel = NULL;

void register_hilbert_hotel_types() {
        hilbert_hotel = memnew(HilbertHotel);
        hilbert_hotel->init();
        _hilbert_hotel = memnew(_HilbertHotel);
        ClassDB::register_class<_HilbertHotel>();
        Engine::get_singleton()->add_singleton(Engine::Singleton("HilbertHotel", _HilbertHotel::get_singleton()));
}

void unregister_hilbert_hotel_types() {
        if (hilbert_hotel) {
                hilbert_hotel->finish();
                memdelete(hilbert_hotel);
        }

        if (_hilbert_hotel) {
                memdelete(_hilbert_hotel);
        }
}
/* register_types.h */

/* Yes, the word in the middle must be the same as the module folder name */
void register_hilbert_hotel_types();
void unregister_hilbert_hotel_types();

バインドメソッド

ダミークラスは、シングルトンメソッドをGDScriptにバインドします。ほとんどの場合、ダミークラスメソッドはラップアラウンドします。

Variant _HilbertHotel::get_bus_info(RID id) {
        return HilbertHotel::get_singleton()->get_bus_info(id);
}

バインディングシグナル

GDScriptダミーオブジェクトを呼び出すことにより、GDScriptにシグナルを送信することができます。

void HilbertHotel::_emit_occupy_room(uint64_t room, RID rid) {
        _HilbertHotel::get_singleton()->_occupy_room(room, rid);
}
class _HilbertHotel : public Object {
        GDCLASS(_HilbertHotel, Object);

        friend class HilbertHotel;
        static _HilbertHotel *singleton;

protected:
        static void _bind_methods();

private:
        void _occupy_room(int room_number, RID bus);

public:
        RID create_bus();
        void connect_signals();
        bool delete_bus(RID id);
        static _HilbertHotel *get_singleton();
        Variant get_bus_info(RID id);

        _HilbertHotel();
        ~_HilbertHotel();
};

#endif
_HilbertHotel *_HilbertHotel::singleton = NULL;
_HilbertHotel *_HilbertHotel::get_singleton() { return singleton; }

RID _HilbertHotel::create_bus() {
        return HilbertHotel::get_singleton()->create_bus();
}

bool _HilbertHotel::delete_bus(RID rid) {
        return HilbertHotel::get_singleton()->delete_bus(rid);
}

void _HilbertHotel::_occupy_room(int room_number, RID bus) {
        emit_signal("occupy_room", room_number, bus);
}

Variant _HilbertHotel::get_bus_info(RID id) {
        return HilbertHotel::get_singleton()->get_bus_info(id);
}

void _HilbertHotel::_bind_methods() {
        ClassDB::bind_method(D_METHOD("get_bus_info", "r_id"), &_HilbertHotel::get_bus_info);
        ClassDB::bind_method(D_METHOD("create_bus"), &_HilbertHotel::create_bus);
        ClassDB::bind_method(D_METHOD("delete_bus"), &_HilbertHotel::delete_bus);
        ADD_SIGNAL(MethodInfo("occupy_room", PropertyInfo(Variant::INT, "room_number"), PropertyInfo(Variant::_RID, "r_id")));
}

void _HilbertHotel::connect_signals() {
        HilbertHotel::get_singleton()->connect("occupy_room", _HilbertHotel::get_singleton(), "_occupy_room");
}

_HilbertHotel::_HilbertHotel() {
        singleton = this;
}

_HilbertHotel::~_HilbertHotel() {
}

MessageQueue

SceneTreeにコマンドを送信するために、MessageQueueは、キューセットおよび他のスレッドのメソッドを呼び出すスレッドセーフバッファーです。コマンドをキューに入れるには、ターゲットオブジェクトRIDを取得し、push_callpush_set、または push_notification を使用して目的の動作を実行します。キューは SceneTree::idle または SceneTree::iteration が実行されるたびにフラッシュされます。

リファレンス:

まとめ

GDScriptサンプルコードは次のとおりです:

extends Node

func _ready():
    print("Start debugging")
    HilbertHotel.connect("occupy_room", self, "_print_occupy_room")
    var rid = HilbertHotel.create_bus()
    OS.delay_msec(2000)
    HilbertHotel.create_bus()
    OS.delay_msec(2000)
    HilbertHotel.create_bus()
    OS.delay_msec(2000)
    print(HilbertHotel.get_bus_info(rid))
    HilbertHotel.delete_bus(rid)
    print("Ready done")

func _print_occupy_room(room_number, r_id):
    print("Room number: "  + str(room_number) + ", RID: " + str(r_id))
    print(HilbertHotel.get_bus_info(r_id))

備考

  • 実際の Hilbert Hotel は不可能です。
  • 信号のサンプルコードを接続するのはかなりハッキングです。